阅读说明：本技术 一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料及其制备方法 (Self-flame-retardant antibacterial multifunctional water-based paint and preparation method thereof ) 是由 张武 康伦国 姚东生 于 2019-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料及其制备方法,按重量份计,其组成为：自阻燃抗菌型水性聚酯树脂100.0～150.0份、石墨烯改性水性聚酯树脂30.0～50.0份、偶联剂4.0～8.0份、球型硅微粉2.0～20.0份、白炭黑1.0～8.0份、硫酸钡1.0～10.0份、纳米色浆0～18.0份、助剂8.0～18.0份、去离子水10.0～40.0份；所述的石墨烯改性水性聚酯树脂由有机酸酐、特种石墨烯、月桂酸单甘油酯、低聚物二元醇、多元醇、2,2-联吡啶-5-羧酸、二羟甲基丙酸和中和剂通过反应制得；所述的自阻燃抗菌型水性聚酯树脂主要由有机酸酐、羧酸席夫碱、多元酸、多元醇、2-氯-5-溴苯甲酸、二羟甲基丙酸与中和剂制得；本发明制得的自阻燃抗菌型多功能水性涂料无需外加阻燃剂与抗菌剂,阻燃抗菌效果持久。(The invention relates to a self-flame-retardant antibacterial multifunctional water-based paint and a preparation method thereof, wherein the paint comprises the following components in parts by weight: 100.0-150.0 parts of self-flame-retardant antibacterial waterborne polyester resin, 30.0-50.0 parts of graphene modified waterborne polyester resin, 4.0-8.0 parts of coupling agent, 2.0-20.0 parts of spherical silica powder, 1.0-8.0 parts of white carbon black, 1.0-10.0 parts of barium sulfate, 0-18.0 parts of nano color paste, 8.0-18.0 parts of auxiliary agent and 10.0-40.0 parts of deionized water; the graphene modified waterborne polyester resin is prepared by reacting organic acid anhydride, special graphene, lauric acid monoglyceride, oligomer dihydric alcohol, polyol, 2-bipyridyl-5-carboxylic acid, dimethylolpropionic acid and a neutralizing agent; the self-flame-retardant antibacterial water-based polyester resin is mainly prepared from organic acid anhydride, carboxylic acid Schiff base, polybasic acid, polyalcohol, 2-chloro-5-bromobenzoic acid, dimethylolpropionic acid and a neutralizer; the self-flame-retardant antibacterial multifunctional water-based paint prepared by the invention does not need a flame retardant and an antibacterial agent, and has a lasting flame-retardant antibacterial effect.)

一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多功能水性涂料，尤其涉及到一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料及其制备方法，属于水性功能涂料技术领域。

背景技术

在各领域中，油漆的应用非常广泛，而随着人们对健康的重视，油漆的功能化、环保化也逐渐被市场接受。环境中存在着大量的细菌和病毒微生物，不仅会影响人的身体健康，还会对涂料形成的涂膜质量产生较大影响。

现有市售抗菌涂料采用抗菌金属离子（银离子、铜离子等）交换吸附到多孔性载体上，将其作为抗菌组分添加到涂料中，通过金属离子从孔道中慢慢渗透出来，当细菌接触板面时，带负电的细菌细胞会吸引金属离子进入细胞体，与体系内带负电的化学物质紧密结合，破坏细菌复制时体系的生物电平衡，同时引起细菌体蛋白质变性，破坏其繁殖并杀死细菌。但这种抗菌产品的缺点是吸附率低，有效金属吸附率在5%以下，杀菌效果差。

中国专利CN107987593A公开了一种抗菌型聚酯树脂清漆，属于涂料生产技术领域。本发明的抗菌型聚酯树脂清漆由以下质量配比原料制备：二甲酸酐20～30份、邻苯二甲酸酐40～65份、1,2-丙二醇8～20份、聚乙二醇3～12份、有机锡催化剂1～5份、二甲苯60～110份、碳酸锂2～8份、纳米级二氧化钛8～15份、双戊烯9～18份、异噻唑酮2～7份、纳米银粉末1～5份、硅烷偶联剂1～3份。本发明的聚酯树脂清漆添加了碳酸锂、异噻唑酮、纳米银粉末等组分。

中国专利CN109181448A公开了一种抗菌杀菌的乳胶漆，包括以下重量份的成分：丙烯酸乳液30～50份、聚酯树脂10～20份、椰油酸二乙醇酰胺5～15份、氟化钙5～10份、三甲胺盐酸盐1～3份、钛白粉1～5份、膨润土5～10份、无机抗菌剂3～8份、去离子水100～200份；所述乳胶漆无毒无嗅，不含有对人体健康和环境造成危害的挥发性的有机物，流平性性好，质量稳定，具有抗菌杀菌的功能，长久使用不变色、脱落。

另一方面，随着人们生活水平的提高，阻燃建筑涂料、阻燃饰面涂料受到消费者的欢迎。中国专利CN103773185A公开了一种阻燃型不饱和聚酯树脂涂料的制备方法，按如下步骤进行：（1）制备阻燃型不饱和聚酯树脂（2）取100份阻燃型不饱和聚酯树脂加入到搪瓷搅拌缸内，同时，加入20～25份石油醚和35～50份有机溶剂，高速搅拌10～15分钟；（3）将5～8份颜料和12～15份体质颜料混合均匀后，徐徐加入到搪瓷搅拌缸内，并且，一边加入颜料和体质颜料的混合物一边搅拌，加入完成后，加热至75℃，热化1小时后，降温出料既得阻燃型不饱和聚酯树脂涂料。本发明柔韧度强，润湿性能好，不易泛黄、保光保色性好，光泽高、耐过度烘烤，并且，材料简单，成本低，易于加工生产。但此发明不含抗菌性能，且阻燃基团容易被包覆，含有较多的有机溶剂，不环保，难以满足复杂环境的需求。

因此，开发一种环保的、且具有抗菌和阻燃多功能的水性涂料符合社会发展的需求，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明引入具有良好阻燃性与抗菌性能的水性聚酯树脂作为涂料的主要成膜物质，自阻燃抗菌型水性聚酯树脂的阻燃与抗菌基团位于高分子树脂两端，能充分发挥其阻燃抗菌性能。

所述的自阻燃抗菌型多功能水性涂料，无需外加阻燃剂与抗菌剂，有效解决阻燃剂与抗菌剂在涂料中分散不均、易沉降、效果不持久等问题。

为解决涂料多功能化的需求以及相容性等问题，本发明加入石墨烯改性水性聚酯树脂与偶联剂。

本发明的目的旨在提供一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料。

本发明的另一目的提供一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料的其制备方法。

本发明涉及一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料，按重量份计，其基本配方是：自阻燃抗菌型水性聚酯树脂100.0～150.0份、石墨烯改性水性聚酯树脂30.0～50.0份、偶联剂4.0～8.0份、球型硅微粉2.0～20.0份、白炭黑1.0～8.0份、硫酸钡1.0～10.0份、纳米色浆0～18.0份、助剂8.0～18.0份、去离子水10.0～40.0份。

所述的石墨烯改性水性聚酯树脂由有机酸酐、特种石墨烯、月桂酸单甘油酯、低聚物二元醇、多元醇、2,2-联吡啶-5-羧酸、二羟甲基丙酸和中和剂通过反应制得。

所述的自阻燃抗菌型水性聚酯树脂，按重量份计,其组成为：有机酸酐6.0～12.0份、羧酸席夫碱3.0～5.0份、多元酸3.0～8.0份、多元醇6.0～20.0份、2-氯-5-溴苯甲酸1.2～3.5份、二羟甲基丙酸1.5～3.5份、二甲苯2.0～5.0份、中和剂2.0～5.0份、去离子水45.0～65.0份。

所述的助剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂、防冻剂、成膜助剂、纳米助剂中的至少一种。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或两种的组合。

本发明涉及一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料的制备方法，其制备步骤如下：

a、将自阻燃抗菌型水性聚酯树脂、石墨烯改性水性聚酯树脂与成膜助剂在常温下搅拌均匀，静置8.0～12.0h，使成膜助剂以及两种水性树脂之接相互渗透，得到成膜混合物；

b、将分散剂、润湿剂、多功能助剂、消泡剂和去离子水常温下搅拌均匀，然后加入球型硅微粉、白炭黑和硫酸钡高速分散，然后加入纳米色浆搅拌均匀；

c、自然冷却至室温，依次加入上述的成膜混合物、流平剂和消泡剂搅拌均匀，用多功能助剂调节其pH值为7.5～8.0，将增稠剂与去离子水按质量比1:10稀释加入，最后加入适量去离子水，调节至规定粘度。即得所述的自阻燃抗菌型多功能水性涂料。

本发明制得的自阻燃抗菌型多功能水性涂料具有如下优势：

1）、在成膜过程中涂膜流平性好，不产生流挂，无需外加阻燃剂，有效解决了外添加阻燃分散不均、易沉淀、粉化等弊端。

2）、本发明制得的自阻燃抗菌型多功能水性涂料无需额外添加抗菌剂，有效解决了外添加抗菌剂对漆膜性能的影响，且外添加抗菌剂抗菌性能不持久。

3）、本发明制得的自阻燃抗菌型多功能水性涂料环保、具有良好的附着力、丰满度、耐久性、耐化学品性、防静电性能等多功能特性；可用于木器、钢结构、混泥土、电子产品外壳等各种表面保护和装饰。

具体实施方式

本发明结合以下实例对一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料，其制备工艺如下：

a、将自阻燃抗菌型水性聚酯树脂120.0份、石墨烯改性水性聚酯树脂40.0份与成膜助剂10.0份在常温下搅拌均匀，静置12.0h，使成膜助剂以及两种水性树脂之接相互渗透，得到成膜混合物；

b、将分散剂0.8份、润湿剂0.4份、多功能助剂0.5份、消泡剂0.3份和去离子水8.0份常温下搅拌均匀，然后加入球型硅微粉8.0份、白炭黑4.0份和硫酸钡6.0份高速分散，然后加入纳米色浆8.0份与偶联剂5.0份搅拌均匀；

c、自然冷却至室温，依次加入上述的成膜混合物、流平剂0.5份和消泡剂0.2份搅拌均匀，用多功能助剂0.4份调节其pH值为7.5～8.0，将增稠剂0.5份与去离子水5.0份稀释加入，最后加入适量去离子水15.0份，调节粘度25℃，涂4杯，46秒26。即得所述的自阻燃抗菌型多功能水性涂料。

实施例2

一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料，其制备工艺如下：

a、将自阻燃抗菌型水性聚酯树脂100.0份、石墨烯改性水性聚酯树脂50.0份与成膜助剂9.0份在常温下搅拌均匀，静置11.0h，使成膜助剂以及两种水性树脂之接相互渗透，得到成膜混合物；

b、将分散剂0.5份、润湿剂0.3份、多功能助剂0.4份、消泡剂0.3份和去离子水5.0份常温下搅拌均匀，然后加入球型硅微粉4.0份、白炭黑3.0份和硫酸钡4.0份高速分散，然后加入纳米色浆5.0份与偶联剂5.0份搅拌均匀；

c、自然冷却至室温，依次加入上述的成膜混合物、流平剂0.5份和消泡剂0.3份搅拌均匀，用多功能助剂0.4份调节其pH值为7.5～8.0，将增稠剂0.4份与去离子水4.0份稀释加入，最后加入适量去离子水13.0份，调节粘度25℃，涂4杯，46秒36。即得所述的自阻燃抗菌型多功能水性涂料。

实施例3

一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料，其制备工艺如下：

a、将自阻燃抗菌型水性聚酯树脂140.0份、石墨烯改性水性聚酯树脂35.0份与成膜助剂11.0份在常温下搅拌均匀，静置12.0h，使成膜助剂以及两种水性树脂之接相互渗透，得到成膜混合物；

b、将分散剂0.8份、润湿剂0.4份、多功能助剂0.5份、消泡剂0.4份和去离子水8.0份常温下搅拌均匀，然后加入球型硅微粉10.0份、白炭黑4.0份和硫酸钡8.0份高速分散，然后加入纳米色浆6.0份与偶联剂6.0份搅拌均匀；c、自然冷却至室温，依次加入上述的成膜混合物、流平剂0.6份和消泡剂0.3份搅拌均匀，用多功能助剂0.6份调节其pH值为7.5～8.0，将增稠剂0.6份与去离子水6.0份稀释加入，最后加入适量去离子水16.0份，调节粘度，25℃，涂4杯，47秒56。即得所述的自阻燃抗菌型多功能水性涂料。

按照相关标准耐水性（GB/T1733-1993）、附着力（GB/T9286-1998）、耐盐雾性（GB/T1771-2007）、耐人工老化（GB/T14522）、铅笔硬度（GB/T6739-1996）、耐酸性（（10%HCl）GB/T1763-1979）、耐碱性（（10%NaOH）GB/1763-1979）、电磁屏蔽（GB/T25471-2010）等，对本发明的一种自阻燃抗菌型多功能水性涂料与常规水性涂料（对比例）进行对比性能指标测试，测试结果如表1所示：

表1：涂层的对比性能技术指标

由表1可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的丰满度、电磁屏蔽性、耐盐雾性、耐人工老化性、耐碱性、耐酸性等性能好于常规的水性涂料。

将本发明实施例与现有的抗菌涂料（对比例）进行性能对比，按HG/T3950-2007《抗菌涂料》的标准测试涂层的抗菌性能，其测试结果如下表2所示：

表2：涂层抗菌性能测试结果

由表2可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的抗菌性能好于现有的抗菌涂料（对比例）的抗菌性能。

将本发明的自阻燃抗菌型多功能水性涂料实施例1、实施例2、实施例3样品模拟自然老化2年后，按HG/T3950-2007《抗菌涂料》的标准测试涂层的抗菌性能，其抗菌性能基本不变，这由于抗菌基团以化学键形式键合于高分子树脂结构上，不易脱落，抗菌效果持久，有效解决了外添加抗菌剂抗菌效果不持久等缺点。

将本发明实施例与现有的阻燃涂料（对比例）进行性能对比，按照GB12441-2005测试阻燃性能，测试结果如表3所示：

表3：涂层阻燃性能技术指标

由表3可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3的阻燃性能好于现有阻燃涂料的阻燃性能。

本发明的自阻燃抗菌型多功能水性涂料实施例，采用气相色谱法检测涂料样品中游离阻燃单体的含量，测试结果如表4所示。

表4：实施例中游离阻燃单体含量

由表4看出，用本发明的自阻燃抗菌型多功能水性涂料，由于含卤阻燃基团是通过化学键方式固定在树脂结构上，不易分解脱落，不需要额外添加其它阻燃剂即可使涂料具有持久自阻燃剂性，克服了外添加阻燃剂易分解、脱落、分散不均等缺点。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。